TW201433330A - 粒子射線治療裝置 - Google Patents

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Shuhei ODAWARA
Hisashi Harada
Masahiro Ikeda
Kengo Sugahara
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Abstract

一種粒子射線治療裝置，係具有以使照射裝置(4)在旋轉軸(XR)的周圍旋轉，而對照射對象照射粒子射線(B)之方式構成之旋轉支架(10)者，其特徵在於：在旋轉支架(10)設置有：偏向電磁鐵(1)，該偏向電磁鐵係具有用以將沿著旋轉軸(XR)所供給之粒子射線(B)予以偏向而引導至照射裝置(4)之偏向路徑(1c)，以及可與偏向路徑(1c)自由切換之用以使所供給之粒子射線(B)直線前進之直線前進路徑(1s)；且包括：軌道修正裝置(5、6)，係具有隔著偏向電磁鐵(1)而配置於旋轉軸(XR)方向的兩側之二個位置感測器(5)。

Description

粒子射線治療裝置
本發明係關於用於癌症治療之粒子射線治療裝置，其中，尤其關於使用旋轉支架(gantry)進行多向照射之粒子射線治療裝置。
粒子射線治療裝置係藉由對成為治療對象之患部照射帶電粒子射束(beam)(粒子射線)，而給予患部組織損傷來進行治療者。此時，為了不給予周邊組織損傷並給予患部組織足夠的線量，係要求要適當地控制照射線量及照射範圍。為此，必須正確地維持粒子射線的軌道，惟由於從射線源至照射裝置為止之輸送路徑中之機器設置誤差及磁場強度等誤差，而會有偏離設計軌道之問題。
另一方面，在粒子射線治療中，為了一面減低給予至重要臟器之線量，並一面確保給予患部之線量以維持治療效果，乃有採用改變射束的照射方向來進行照射之所謂多向照射之照射法。就使用於多向照射之裝置而言，係使用以包含患部(等中心(isocenter))之旋轉軸為中心，而使照射裝置本身旋轉之旋轉支架。在使用旋轉支架之粒子射線治療裝置之情形，為了避免相對於等中心之誤差的狀態會由於旋轉支架的旋轉角度(照射角度)而 產生變動，尤其要求在旋轉支架入口之軌道的正確性。
於是，例如專利文獻1所記載者，係設想在輸送路徑中，設置使用二個射束位置感測器來修正粒子射線的軌道位置與傾斜之軌道修正裝置。
(先前技術文獻) (專利文獻)
專利文獻1：日本特開2003-282300號公報(第0036段，第1圖)
專利文獻2：美國專利公報4917344(Column 3, Line 20-61, Fig. 1a、1b)
然而，在上述之軌道修正裝置中，由於係依照二個射束位置感測器間之距離而決定精密度，故必須在輸送路徑中形成預定距離之直線部。例如，為了以0.1mm以內之誤差來將以正確的軌道通過旋轉支架的入口之粒子射線供給至照射裝置，則需要設置長達數m之直線部。而且，若亦考慮照射角度之依存性，則必須要將直線部設置於旋轉支架的旋轉軸上，而會有不僅使設置空間擴大，亦對於設置概度產生限制，且設備變得過大之問題。
本發明係為了解決上述課題所研創者，其目的在於獲得一種粒子射線治療裝置，係抑制設備變得過大，且能夠正確且適當地給予線量。
本發明之粒子射線治療裝置係具有以使照射裝置在旋轉軸的周圍旋轉，而對照射對象照射粒子射線之方式構成之旋轉支架者，其特徵在於，在前述旋轉支架設置有：偏向電磁鐵，該偏向電磁鐵係具有用以將沿著前述旋轉軸所供給之粒子射線予以偏向而引導至前述照射裝置之偏向路徑，以及可與前述偏向路徑自由切換之用以使前述所供給之粒子射線直線前進之直線前進路徑；且包括：軌道修正裝置，係具有隔著前述偏向電磁鐵而配置於前述旋轉軸方向的兩側之二個位置感測器(sensor)。
依據本發明之粒子射線治療裝置，由於作成為使用旋轉支架內的空間來確保直線距離，故可獲得抑制設置空間，且能夠給予正確且適當的線量之粒子射線治療裝置。
1‧‧‧入口側偏向電磁鐵(偏向電磁鐵)
1c‧‧‧偏向路徑
1s‧‧‧直線前進路徑
2‧‧‧中間側偏向電磁鐵
3‧‧‧出口側偏向電磁鐵
4‧‧‧照射裝置
5‧‧‧射束位置感測器(軌道修正裝置)
5B‧‧‧第2位置感測器
5F‧‧‧第1位置感測器
6‧‧‧操控電磁鐵(軌道修正裝置)
6B‧‧‧第2操控電磁鐵
6F‧‧‧第1操控電磁鐵
7‧‧‧照射室
8‧‧‧真空窗
9、9G‧‧‧導管
9V‧‧‧真空延長配管
10‧‧‧旋轉支架
11‧‧‧射束輸送配管
19‧‧‧收納空間
20‧‧‧輸送系統
21、21-1、21-2、...、21-n‧‧‧輸送路
22‧‧‧切換電磁鐵
30‧‧‧加速器
31‧‧‧真空導管
32‧‧‧射入裝置
33‧‧‧偏向電磁鐵
35‧‧‧高頻加速空洞
36‧‧‧射出裝置
37‧‧‧六極電磁鐵
B‧‧‧粒子射線
C‧‧‧等中心
LA‧‧‧直線部之到旋轉支架入口為止之距離
LS‧‧‧二個射束位置感測器間的距離、或者第2操控電磁鐵與第2位置感測器間的距離
PB‧‧‧射束輸送路之分歧點
XR‧‧‧旋轉軸
第1圖係用以說明本發明實施形態1之粒子射線治療裝置的構成之旋轉支架鄰近部分之圖。
第2圖係用以說明本發明實施形態1之粒子射線治療裝置的整體構成之圖。
第3圖係用以說明本發明實施形態2之粒子射線治療裝置的構成之旋轉支架鄰近部分之圖。
第4圖係用以說明本發明實施形態3之粒子射線治療裝置的構成之旋轉支架鄰近部分之圖。
第5圖係用以說明本發明實施形態4之粒子射線治療裝置的構成之旋轉支架鄰近部分之圖。
第6圖係用以說明本發明實施形態5之粒子射線治療裝置的構成之旋轉支架鄰近部分之圖。
第7圖(a)及(b)係用以說明本發明實施形態6之粒子射線治療裝置的構成之顯示旋轉支架的剖面形狀之圖。
第8圖(a)及(b)係用以比較習知的粒子射線治療裝置與本發明實施形態7之粒子射線治療裝置的大小之圖。
第9圖(a)及(b)係用以比較習知的粒子射線治療裝置與本發明實施形態8之粒子射線治療裝置的大小之圖。
實施形態1
以下針對本發明實施形態1之粒子射線治療裝置的構成進行說明。第1圖及第2圖係用以說明本發明實施形態1之粒子射線治療裝置的構成者，其中，第1圖係用以說明用以對供給至旋轉支架之粒子射線的軌道進行修正之裝置構成者，為顯示粒子射線治療裝置中旋轉支架附近的主要機器的配置之圖，而第2圖係用以說明粒子射線治療裝置的整體構成之圖。
本發明實施形態1之粒子射線治療裝置的特徵在於，用以修正供給至旋轉支架之粒子射線的軌道之旋轉支架的偏向電磁鐵的構成，以及用以修正射束軌道之射束位置感測器的配置。不過，在說明其構成及動作之前，先使用第2圖針對粒子射線治療裝置的整體構成進行說明。
於圖中，粒子射線治療裝置係具備：作為粒子射線之供給源，屬於同步加速器(synchrotron)之圓形加速器(以下簡稱為加速器30)；照射裝置4，係設置於具有旋轉支架之照射室7； 以及輸送系統20，用以連接加速器30與照射裝置4，並從加速器30將粒子射線輸送至照射裝置4。另外，輸送系統20係具有輸送路21-1、21-2、...、21-n(統稱為輸送路21)，係連接於包含照射室7在內之未圖示之其他複數間照射室(的照射裝置)。並且，藉由以切換電磁鐵22來切換軌道，而可將來自加速器30之粒子射線供給至所需要之照射室。另外，關於其他未圖示之照射室，係並不一定具有旋轉支架10。接著，對各構成進行說明。
加速器30係包括：真空導管(duct)31，係作為用以使帶電粒子進行繞行之軌道路徑；射入裝置32，用以將從前段加速器38所供給之帶電粒子射入真空導管31；偏向電磁鐵33，用以使帶電粒子的軌道偏向，以使帶電粒子沿著真空導管31內的繞行軌道進行繞行；收束用電磁鐵，用以使繞行軌道上的帶電粒子不會發散而收束；高頻加速空洞35，係將經過同步之高頻電壓施加於繞行之帶電粒子而將其加速；射出裝置36，用以將在加速器30內經過加速之帶電粒子作為具有預定能量(energy)之粒子射線而取出至加速器30外，並射出至輸送系統20；以及六極電磁鐵37，係用以從射出裝置36射出粒子射線，而在繞行軌道內激發共鳴。並且，在繞行軌道內的帶電粒子係由一面高頻電場予以加速且以磁鐵加以彎曲，一面加速至光速之約70%至80%，而射出至輸送系統20。
輸送系統20係稱為HEBT(高能量射束輸送：High Energy Beam Transport)系統，並具備：屬於粒子射線的輸送路徑之真空導管；用以切換粒子射線的軌道之屬於切換裝置之切換電磁鐵22；用以將粒子射線偏向至預定角度之偏向電磁鐵。
照射裝置4係將從輸送系統20所供給之粒子射線成形為依照照射對象的大小及深度而來之照射區並照射至患部者。供給至照射裝置4之粒子射線係筆束(pencil)狀之較細的射束，而復具備有：掃描電磁鐵，係使該射束偏向至相對於射束軸為大致垂直之面內的任意方向；脊形濾波器(ridge filter)，係用以因應於照射對象的深度來擴大布拉格峰值(Bragg peak)的寬度；以及射程位移器(range shifter)，用以因應照射對象的深度(照射深度)，來變換粒子射線之能量(飛程)。
照射裝置4係設置於圍繞包含照射對象的中心(等中心C)之旋轉軸XR而旋轉之旋轉支架10。旋轉支架10係設置有：入口側偏向電磁鐵1，係配置於旋轉軸XR上，且將從輸送系統20供給至旋轉軸XR上之粒子射線偏向至直徑方向外側；中間偏向電磁鐵2，係將由於入口側偏向電磁鐵1而往直徑方向外側前進之粒子射線偏向至具有旋轉軸XR方向之成分之方向；出口側偏向電磁鐵，係將由於中間偏向電磁鐵2而往旋轉軸XR方向前進之粒子射線偏向至直徑方向內側，亦即以朝向旋轉軸XR之方式來偏向；以及射束輸送配管11，用以連接各偏向電磁鐵及照射裝置4。藉此，即便照射裝置4伴隨著旋轉支架10之旋轉而照射角度改變，亦會恆常將照射方向朝向旋轉軸XR。另一方面，用以載置照射室7內的患者K之治療台等係由於無關於旋轉支架10之旋轉而予以固定者，故從照射裝置4係可自任意的角度朝向患部照射依照患部而成形之粒子射線。
然而，如在先前技術中所述者，由於使用旋轉支架10而作成為可變更照射角度，故供給至旋轉支架10，亦即供給至 入口側偏向電磁鐵1之粒子射線軌道的偏差對於照射裝置4之影響，會由於旋轉角度而變得不同。因此，如專利文獻1所記載，考量將由二個射束位置感測器及二組操控(steering)電磁鐵所構成，用以修正粒子射線軌道位置之軌道修正裝置設置於輸送路徑中。
該軌道修正裝置係將一組操控電磁鐵配置於射束軌道之最上游，且將一個射束位置感測器配置於最下游，而殘留之操控電磁鐵及射束感測器則以縮短間隔，且並排於最上游的操控電磁鐵及最下游之射束位置感測器之間的直線上之方式來加以配置。在將此用於修正供給至旋轉支架之粒子射線的軌道時，則如第1圖所示，會成為並排於旋轉支架10的旋轉軸XR的延長線上。在圖中，係將最上游之操控電磁鐵稱為第1操控電磁鐵6F，而將最下游之射束位置感測器稱為第2位置感測器5B。並且，將配置於第1操控電磁鐵與第2位置感測器之間之操控電磁鐵與射束位置感測器分別設為第2操控電磁鐵6B、第1位置感測器5F。
另外，在上述說明中，記載成「~組」之操控電磁鐵，係由於操控電磁鐵係組合了對應於垂直於粒子射線B的前進方向之面內的互相交差之二個方向(例如正交之x方向及y方向)，且分別將粒子射束B偏向至單一方向之偏向電磁鐵之故。另一方面，一般而言關於射束位置感測器，則由於係能夠以一個射束位置感測器來測定二方向，故記載成「~個」。
如此，針對將第1操控電磁鐵6F及第2操控電磁鐵6B(一併稱為操控電磁鐵6)，以及第1位置感測器5F及第2位置感測器5B(一併稱為射束位置感測器5)配置於直線上之射束軌道 修正裝置所進行之軌道修正來進行說明。
第1操控電磁鐵6F係以由第1位置感測器5F所檢測出之粒子射線B的軌道位置會成為設計位置之方式來變更射束的前進方向。並且，第2操控電磁鐵6B係以由第2位置感測器5B所檢測出之射束位置會與第1位置感測器5F所檢測出之射束位置相同之方式來變更射束的前進方向。亦即，第1操控電磁鐵6F係為了修正粒子射線B的軌道位置而使粒子射線B偏向，而第2操控電磁鐵6B則為了修正粒子射線B的軌道之傾斜而使粒子射線B偏向。藉此，可修正通過第2位置感測器5B之粒子射線B的軌道之位置及傾斜。
於此，通過第2位置感測器之粒子射線B的軌道的正確度係極為依存於第2操控電磁鐵6B(嚴謹而言係偏向位置)及第2位置感測器5B間的距離LS。若將第2位置感測器5B之自第2操控電磁鐵6B之軌道偏移量設為△x5B，並將第2操控電磁鐵6B及第2位置感測器5B間的軌道傾斜射為SB，則第2位置感測器5B之軌道的偏移量△x5B可用式(1)來加以表示。
△x5B=SB×LS...(1)
於此，若將射束位置感測器5的位置測定分解能(誤差)設為△E，則即便在射束位置感測器5之分解能的範圍內能夠正確地修正軌道之情形，亦必須考量在第2位置感測器5B中之軌道偏移量△x5B最大會有對應於△E之量。亦即，必須考量傾斜SB會有式(2)所示之誤差△SB。
△SB=△E/△LS...(2)
並且，若將從第2操控電磁鐵6B至照射裝置4為止 之路徑長度射為L4，並將在由於入口側偏向電磁鐵1而通過偏向路徑1c到達照射裝置4之路徑中粒子射線B的軌道的傾斜設為與直線前進路徑1s相同，則照射裝置4之軌道偏移量△x4係可用式(3)來加以表示。
△x4=SB×L4...(3)
因此，若使用射束位置感測器5的位置測定分解能(誤差)來表現照射裝置4之軌道偏移量△x4，則會成為式(4)，且可知將第2操控電磁鐵6B與第2位置感測器5B間的距離LS設得愈長，則位置偏移量△x4會變得愈小。
△x4=△E×L4/LS...(4)
在使用旋轉支架10時，若將通過了旋轉支架10之路徑長L4設為10m，而期望將射入至照射裝置4之位置的偏差△x4抑制在大致0.5mm，則對於軌道的傾斜SB會要求須有50ppm(容許位置偏移量/路徑長)之精密度。此時，例如射束位置感測器之位置的檢測精密度△E若為10μm，則第2操控電磁鐵6B與第2位置感測器5B間的距離LS只要為大致20cm(位置檢測精密度/要求傾斜精度)即可。
然而，實際上的粒子射線的射束強度係具有以射束軸為中心之高斯(Gauss)分布，且由於難以高精密度地檢測射束的中心，故位置檢測精密度為大致數百μm。在以如此之位置檢測精密度為基準之狀態下，例如為了將前進數m之路徑之粒子射線的位置的偏差抑制在0.5mm以下，則必須將第2操控電磁鐵6B與第2位置感測器5B間的距離LS設定為數m以上。而且，距離LS係如上述為必須在旋轉支架10的旋轉軸XR上加以確保者。因 此，不僅要將設置空間增大，設置概度亦會產生限制，而設備會變得過大。
因此，在本發明實施形態1之粒子射線治療裝置中，係作成為用以爭取距離LS之直線部會跨過旋轉支架10的入口者。具體而言，於作為旋轉支架10的入口之入口側偏向電磁鐵1，除了設置將粒子射線B偏向至直徑方向外側之一般的偏向路徑1c以外，亦設置不對射入之粒子射線B施加偏向而使其直線地前進之直線前進路徑1s。
設置於入口側偏向電磁鐵1內之未圖示之真空導管係設成為分岐出偏向方向(偏向路徑1c)及以旋轉軸XR為中心之直線方向(直線前進路徑1s)之構造，且藉由未圖示之控制部而可切換成任意的路徑。並且，在從直線方向的直線前進路徑1s延伸之延長線上設置第2位置感測器5B，且亦藉由真空導管來確保到達第2位置感測器5B之路徑的真空氣體環境。另外，設置於照射室7的外側壁面之第2位置感測器5B係設置有遮蔽壁以讓粒子射線B不會從下游側射出。
並且，作成為在進行粒子射線照射時使用一般的偏向路徑1c，而在為了進行軌道修正而調整操控電磁鐵6時，則將入口側偏向電磁鐵1的路徑切換成直線前進路徑1s。在切換成直線前進路徑1s時，不對入口側偏向電磁鐵1激磁，以使粒子射線B不會偏向地到達第2位置感測器5B。其中，為了抵銷入口側偏向電磁鐵1的殘留磁場，亦可對以與入口側偏向電磁鐵1的主要線圈(coil)(未圖示)同樣方式捲繞之輔助線圈進行通電。
藉此，在不對入口側偏向電磁鐵(嚴謹而言係對主要 線圈)激磁時，可視為在第2位置感測器5B與第2操控電磁鐵6B之間不存在有變更射束前進方向之要素。因此，在以第2操控電磁鐵6B與第2位置感測器5B係設置在沿著旋轉軸XR之同一直線上為前提時，則在途中跨過旋轉支架10的入口之第2操控電磁鐵6B與第2位置感測器5B間的軌道的傾斜，可視為與通過一般的偏向路徑1c到達照射裝置4之路徑之軌道的傾斜相同。
因此，可藉由從旋轉支架10的入口至設置第2位置感測器5B之照射室7的壁面為止之距離，來爭取二個射束位置感測器5間的距離Ls的一部份。因此，可在維持住粒子射線B的傾斜精密度之狀態下，降低在設置軌道修正裝置(5、6)之直線部中之到旋轉支架10的入口為止之距離LA。
另外，在上述距離及位置偏差的計算中，雖將由第1位置感測器5F所檢測出之軌道位置與通過第2操控電磁鐵6B之軌道位置視為相同來進行說明，惟嚴謹而言係包含有以下誤差。例如，若將第1操控電磁鐵6F與第1位置感測器5F間的距離設為L1，將第1操控電磁鐵6F與第2操控電磁鐵6B間的距離設為L2，將第1操控電磁鐵6F之軌道偏移量設為△x6u，則在第1位置感測器5F中通過了與設計值相同(偏移量0)之軌道時，於通過第2操控電磁鐵6B之粒子射線B的軌道會包含有如式(5)所示之因應了機器間的距離的內分之偏移量△x6d。
△x6d=△x6d×(L2-L1)/L2...(5)
於此，藉由相對於第2操控電磁鐵6B與第1位置感測器5F間的距離(L2-L1)，將第1操控電磁鐵6F與第2操控電磁鐵6B間之距離、或者第1操控電磁鐵6F與第1位置感測器5F 間之距離設為充分長，則可忽視△x6d。或者，亦可作成為以使用式(5)之關係與從第1操控電磁鐵6F之激磁量換算出之值，而從設計值變換出第1位置感測器5F之位置之方式來進行修正，以使通過第2操控電磁鐵6B時之粒子射線B的位置變得與設計值相同。
另外，於第1操控電磁鐵6F至第2操控電磁鐵6B之區間，當然可插入包含各種電磁鐵之任意的機器。此時，若進行考量上述誤差之配置則更佳。
如上述，依據本實施形態1之粒子射線治療裝置，係具有將粒子射線B成形為因應於照射對象之照射區並進行照射之照射裝置4，以及以使照射裝置4圍繞著旋轉軸XR旋轉，並對照射對象照射粒子射線B之方式來構成之旋轉支架10之粒子射線治療裝置，係構成為：於旋轉支架10設置有：偏向電磁鐵(入口側偏向電磁鐵1)，係具有將沿著旋轉軸XR而供給之粒子射線B偏向至直徑方向並引導至照射裝置4之偏向路徑1c，以及可自由與偏向路徑1c進行切換，且使供給之粒子射線B直線前進之直線前進路徑1s；並具備軌道修正裝置(5、6)，係具有：第1位置感測器5F，用以檢測供給至旋轉支架10之粒子射線B的軌道位置；第1操控電磁鐵6F，係設置於第1位置感測器5F之上游側，且修正通過第1位置感測器5F之粒子射線B的軌道位置；第2操控電磁鐵6B，係設置於第1位置感測器5F之下游側，係修正藉由第1操控電磁鐵6F修正過軌道位置之粒子射線B的軌道的傾斜SB；以及第2位置感測器5B，係設置在自第2操控電磁鐵6B離開預定距離LS之下游側，檢測用以修正第2操控電磁鐵6B之軌 道傾斜SB之粒子射線B的軌道位置；且隔著偏向電磁鐵(入口側偏向電磁鐵1)而在旋轉軸XR方向的兩側配置第1位置感測器5F及第2位置感測器5B，因此，即便縮短旋轉支架10的入口側的直線距離，亦可將第2操控電磁鐵6B與第2位置感測器5B間的距離LS確保預定距離，故可得到抑制設備變得過大，且粒子射線B的傾斜SB的精密度會提高，而給予正確且適當的線量之粒子射線治療裝置。
實施形態2
在本實施形態2中，相對於實施形態1，為將構成軌道修正裝置之射束位置感測器及操控電磁鐵的配置順序的一部份加以替換者。第3圖係用以說明本實施形態2之粒子射線治療裝置者，為用以說明用以修正供給至旋轉支架之粒子射線的軌道之裝置構成之顯示在粒子射線治療裝置中旋轉支架附近的主要之機器的配置之圖。在圖中，針對與實施形態1相同者係附加相同符號，並省略詳細之說明。再者，在本實施形態2及之後的各實施形態中，係引用在實施形態1中說明之第2圖。
如第3圖所示，在本實施形態2中，亦沿著粒子射線B的前進方向，於最上游配置第1操控電磁鐵6F，於最下游配置第2位置感測器5B，並在其間配置第2操控電磁鐵6B及第1位置感測器5F。並且，以旋轉支架10的入口位於第2操控電磁鐵6B及第1位置感測器5F、與第2位置感測器5B之間之方式，來配置於旋轉軸XR上。其中，在本實施形態2中，與實施形態1之不同點在於將第2操控電磁鐵6B配置於第1位置感測器5F的上游側。
在本實施形態2中，為了減低通過旋轉支架10的入口之粒子射線B的軌道的位置與傾斜之誤差，係作成為由二個射束位置感測器5(第1位置感測器5F及第2位置感測器5B)兩者，以粒子射線B的軌道位置會成為設計位置之方式，來調整在二個操控電磁鐵6(第1操控電磁鐵6F及第2操控電磁鐵6B)之偏向量。此時，與實施形態1同樣地作成為不使入口側偏向電磁鐵1激磁，而於從第2操控電磁鐵6B至第2位置感測器5B為止之間不存在有變更粒子射線B的前進方向之要素。
在此種情形中，只要使用第1位置感測器5F與第2位置感測器5B間的距離LS來代替第2操控電磁鐵6B與第2位置感測器5B間的距離，則愈加長距離LS，照射裝置4之位置偏移量△x4會變得愈小。因此，藉由第2操控電磁鐵6B與第2位置感測器5B間的直線部跨過旋轉支架10的入口，係可維持住粒子射線B的軌道的傾斜精密度，而減少配置軌道修正裝置(5、6)之直線部中之到旋轉支架10的入口為止之距離LA。
再者，本配置中，於二個射束位置感測器5中，係由於由二個操控電磁鐵6修正過位置及傾斜之粒子射線B會通過，故無需考量如在實施形態1中說明之式(5)之誤差。亦即，只要使通過二個射束位置感測器5之粒子射線B的軌道位置僅配合於設計值即可。
另外，於在第1操控電磁鐵6F至第1物位置感測器5F之區間亦可插入包含各種電磁鐵之任意的機器，此時，亦如實施形態1所示，無需考量使式(5)的誤差變小之各機器之配置。
如上述，依據本實施形態2之粒子射線治療裝置， 係具有將粒子射線B成形為因應於照射對象之照射區並進行照射之照射裝置4，以及以使照射裝置4圍繞著旋轉軸XR旋轉，並對照射對象照射粒子射線B之方式來構成之旋轉支架10之粒子射線治療裝置，係構成為：於旋轉支架10設置有：偏向電磁鐵(入口側偏向電磁鐵1)，係具有將沿著旋轉軸XR而供給之粒子射線B偏向至直徑方向並引導至照射裝置4之偏向路徑1c，以及可自由與偏向路徑1c進行切換，且使供給之粒子射線B直線前進之直線前進路徑1s；並具備軌道修正裝置(5、6)，係具有：第1位置感測器5F，用以檢測供給至旋轉支架10之粒子射線B的軌道位置；第1操控電磁鐵6F，係設置於第1位置感測器5F之上游側，且修正通過第1位置感測器5F之粒子射線B的軌道位置；第2操控電磁鐵6B，係設置於第1操控電磁鐵6F與第1位置感測器5F之間，且用以修正由第1操控電磁鐵6F修正過軌道位置之粒子射線B的軌道的傾斜SB；以及第2位置感測器5B，係設置在自第1位置感測器5F離開預定距離LS之下游側，檢測用以修正第2操控電磁鐵6B之軌道傾斜SB之粒子射線B的軌道位置；且隔著偏向電磁鐵(入口側偏向電磁鐵1)而在旋轉軸XR方向的兩側配置第1位置感測器5F及第2位置感測器5B，因此，即便縮短旋轉支架10的入口側的直線距離，亦可將第1位置感測器5F與第2位置感測器5B間的距離LS確保預定距離，故可得到抑制設備變得過大，且粒子射線B的傾斜SB的精密度會提高，而給予正確且適當的線量之粒子射線治療裝置。
再者，如上述實施形態1及實施形態2所記載，即便將第1位置感測器5F與第2操控電磁鐵6B交換亦同樣地可考 量距離關係，而只要關注於二個射束位置感測器5即可。亦即，依據實施形態1或2之粒子射線治療裝置，係一種具有構成為使照射裝置4圍繞旋轉軸XR旋轉，且對照射對象照射粒子射線B之旋轉支架10者，由於構成為：於旋轉支架10係設置有：偏向電磁鐵(入口側偏向電磁鐵1)，係具有將沿著旋轉軸XR而供給之粒子射線B偏向至直徑方向並引導至照射裝置4之偏向路徑1c，以及可與偏向路徑1c自由切換，並使所供給之粒子射線B直線前進之直線前進路徑1s；並具備：軌道修正裝置(5、6)，係具有隔著偏向電磁鐵(入口側偏向電磁鐵1)而配置於旋轉軸XR方向的兩側之二個位置感測器(射束位置感測器5)，因此，即便縮短旋轉支架10的入口側的直線距離LA，亦可將第2操控電磁鐵6B與第2位置感測器5B間，或者第1位置感測器5F與第2位置感測器5B間的距離LS確保預定距離，故可獲得能夠抑制設備變得過大，粒子射線B的軌道之傾斜SB的精密度提升，並給予正確且適當的線量之粒子射線治療裝置。
實施形態3
在上述實施形態1或2中係顯示了將至第2位置感測器為止的直線部延長至照射室的正前方之例子。在本實施形態3及之後顯示之實施形態4及5中，為將至第2位置感測器為止的直線部延長至照射室內部者。第4圖係用以說明本實施形態3之粒子射線治療裝置者，為用以說明供給至旋轉支架之粒子射線B的軌道之裝置構成之顯示粒子射線治療裝置中旋轉支架附近之主要機器的配置之圖。在圖中，針對與實施形態1或2相同者係附加相同之符號，並省略詳細的說明。再者，在本實施形態3及之後之實 施形態4及5中亦引用實施形態1所說明之第2圖。
如第4圖所示，在本實施形態3之粒子射線治療裝置中，在入口側偏向電磁鐵1的前進路徑1s的前端，亦即在相當於照射室7的壁之部分設置用以穿透粒子射線B之真空窗8。並且，在照射室7內的前進路徑1s的延長線上設置第2位置感測器5B。藉此，通過前進路徑1s之粒子射線B係經由真空窗8而朝向設置在照射室7內之第2位置感測器5B前進。
因此，在修正粒子射線B的軌道時，使包含患者K在內之人不能進入照射室7內，並使從真空窗8連結第2位置感測器5B之直線內不存在有障礙物等。藉此，若將在從真空窗8至第2位置感測器5B間有大氣存在之狀態去除，則亦能夠利用照射室7內的空間來爭取第1位置感測器5F與第2位置感測器5B間的距離LS。
另外，如此之亦利用照射室7的空間來爭取距離LS之配置，係亦可應用於將第1位置感測器5F配置於第2操控電磁鐵6B的上游側之情形。亦即，由於將第1位置感測器5F與第2位置感測器5B間的直線部，或者第2操控電磁鐵6B與第2位置感測器5B間的直線部亦設置於照射室7內的空間內，故可比實施形態1或2更加縮短第1位置感測器與旋轉支架10入口間的距離LA、或者第2操控電磁鐵6B與旋轉支架10入口間的距離LA。另外，當在治療中或者在治療室7內有人進入之情形，而設定成粒子射線B會通過偏向路徑1c時，當然亦能夠以粒子射線B不會從真空窗8射出之方式來作成可進行遮蔽。
如上述，依據本實施形態3之粒子射線治療裝置， 由於二個射束位置感測器5中配置在下游側之第2位置感測器5B係設置在用以照射粒子射線B之照射室7內，故能夠更進一步縮短第1位置感測器5F與旋轉支架10入口間的距離LA，或者第2操控電磁鐵6B與旋轉支架10入口間的距離LA。
實施形態4
在本實施形態4中，相對於上述實施形態3，係在真空窗與第2位置感測器之間的空間設置例如充滿預定的氣體，且可容易地拆卸之袋狀導管。第5圖係用以說明本實施形態4之粒子射線治療裝置者，為用以說明用以修正供給至旋轉支架之粒子射線的軌道之裝置構成之顯示粒子射線治療裝置中旋轉支架附近的主要機器的配置之圖。在圖中，針對與實施形態3相同者係附加相同之符號，並省略詳細的說明。
如第5圖所示，在本實施形態4之粒子射線治療裝置中，係在真空窗8與第2位置感測器5B之間之粒子射線B的軌道上，設置以氦(helium)等原子號較小之氣體來加以充滿，且拆卸容易之袋(bag)(氣體(gas)收納用袋容器)狀之導管9G。藉此，由於可減低射束由於大氣散射所導致之擴散，故可使未受到大氣散射影響之較細的射束到達第2位置感測器5B。因此，與實施形態3相比，在第2位置感測器5B之射束位置的檢測精密度會提升，而可更加正確地修正粒子射線B的軌道。另外，在治療中(當粒子射線B通過偏向路徑1c之情形)係撤除導管9G。
如上述，依據本實施形態4之粒子射線治療裝置，由於在入口側偏向電磁鐵1與第2位置感測器5B之間的空間中之照射室7內的部分設置有，可將內部設成預定的氣體環境之可自 由拆卸之導管9G，故在第2位置感測器5B之射束位置的檢測精密度會提升，而可更加正確地修正粒子射線B。
實施形態5
在本實施形態5中，相對於上述實施形態4，係設置真空導管來代替用以維持氣體環境之袋狀導管。第6圖係用以說明本實施形態5之粒子射線治療裝置者，為用以說明用以修正供給至旋轉支架之粒子射線B的軌道之裝置構成之顯示粒子射線治療裝置中旋轉支架附近之主要機器的配置之圖。在圖中，針對與實施形態4相同者係附加相同之符號，並省略詳細的說明。
如第6圖所示，在本實施形態5之粒子射線治療裝置中，係於真空窗與第2位置感測器5B之間的粒子射線B的軌道上設置真空導管9V。藉此，由於可減低射束由於大氣散射所導致之擴散，故可使未受到大氣散射影響之較細的射束到達第2位置感測器5B。因此，與實施形態4同樣地，在第2位置感測器5B之射束位置的檢測精密度會提升，而可更加正確地修正粒子射線B的軌道。另外，在本實施形態5中，亦與實施形態4同樣地，在治療中(當粒子射束B通過偏向路徑1c之情形)撤除真空導管9V。
如上述，依據本實施形態5之粒子射線治療裝置，由於在入口側偏向電磁鐵1與第2位置感測器5B之間的空間中之照射室7內的部分，設置有可使內部成為真空之可自由拆卸之真空導管9V，故在第2位置感測器5B之粒子射線B的軌道位置的檢測精密度會提升，而可更加正確地修正粒子射線B的軌道。
實施形態6
在本實施形態6中，相對於上述實施形態4或5，係將用以收納導管之收納部設置於旋轉支架。第7圖(a)及第7圖(b)係用以說明本實施形態6之粒子射線治療裝置者，分別為顯示形式不同之旋轉支架之與旋轉軸垂直之方向的剖面形狀之概念圖。在圖中，針對與實施形態4或5同樣者係附加相同之符號，並省略詳細的說明。
如第7圖(a)或者第7圖(b)所示，在本實施形態6之粒子射線治療裝置中，導管9G或者真空導管9V(一併稱為導管9)係作成為射束前進方向側端部收容於旋轉支架10內。並且，在避開旋轉支架10的外週側的圓周方向之照射裝置4與屬於其對角之位置、以及旋轉支架10的中間偏向電磁鐵2、出口偏向電磁鐵3及射束輸送配管11所存在的區域之區域來設置收納部19。另外，在應用於專利文獻2所記載之旋轉支架10(參閱第7圖(b))時，則由於照射位置4與中間偏向電磁鐵2、出口偏向電磁鐵3以及射束輸送配管11並不存在於相同方位角區域，故須加以注意。
在治療中，係將導管9G或者真空導管9V收納於收納部19。藉此，即無須將導管9G或者真空導管9V自照射室7取出或置入照射室7，而可縮短治療的準備所耗費之時間。
如上述，依據本實施形態6之粒子射線治療裝置，由於在旋轉支架10設置有用以收納導管9之收納部19，故可縮短治療的準備所耗費之時間。
實施形態7
本實施形態7之粒子射線治療裝置係應用上述各實施形態之技術者，且為對照性地配置二個旋轉支架者。第8圖(a)與第8圖 (b)係用以比較習知的與本實施形態7之粒子射線治療裝置之設備的大小者，其中第8圖(a)顯示習知例之設備，而第8圖(b)顯示本實施形態7之粒子射線治療裝置之設備。在圖中，針對與各實施形態相同者係附加相同之符號，並省略詳細的說明。
如第8圖(a)或者第8圖(b)所示，習知例及本實施形態7之粒子射線治療裝置，其連接於加速器30之輸送系統20係在分歧點PB分歧成分別對照性地配置之旋轉支架10-2或者連接於10-2之輸送路21-1與21-2。如習知例，當需要將第2操控電磁鐵6B與第2位置感測器5B間的直線部的距離LS確保至旋轉支架10的入口為止時，必須將旋轉支架10配置成從分歧點PB至旋轉支架10的入口為止之距離比距離LS之量更長。而另一方面，如本實施形態7所示，在以跨過旋轉支架10的入口之方式來形成二個射束位置感測器5間的直線部時，由於可將旋轉支架10配置成從分歧點PB至入口為止之距離比距離LS之量更短，故可減少設備配置所需之面積。另外，本例係用以說明對照性地配置之旋轉支架部分的配置者，當然亦可存在有其他方式之照射室。
實施形態8
本實施形態8之粒子射線治療裝置係應用上述各實施形態之技術者，且為配置一個旋轉支架者。第9圖(a)及第9圖(b)係用以比較習知的與本實施形態8之粒子射線治療裝置之設備的大小者，第9圖(a)顯示習知例之設備，第9圖(b)顯示本發明實施形態8之粒子射線治療裝置之設備。在圖中，針對與各實施形態相同者係附加相同符號，並省略詳細的說明。
如第9圖(a)或者第9圖(b)所示，習知例及本實施形 態8之粒子射線治療裝置係將旋轉支架10設置在連接於加速器30之輸送系統20的前方。如習知例所示，當需要將第2操控電磁鐵6B與第2位置感測器5B間的直線部的距離LS確保至旋轉支架10的入口為止時，必須將旋轉支架10配置成從分歧點PB至旋轉支架10的入口為止之距離比距離LS之量更長。而另一方面，如本實施形態8所示，在以跨過旋轉支架10的入口之方式來形成二個射束位置感測器5間的直線部時，由於可將旋轉支架10配置成從分歧點PB至入口為止之距離比距離LS之量更短，故可減少設備配置所需之面積。另外，本例係用以說明對照性地配置之旋轉支架部分的配置者，當然亦可存在有其他方式之照射室。
1‧‧‧入口側偏向電磁鐵(偏向電磁鐵)
1c‧‧‧偏向路徑
1s‧‧‧直線前進路徑
2‧‧‧中間側偏向電磁鐵
3‧‧‧出口側偏向電磁鐵
4‧‧‧照射裝置
5B‧‧‧第2位置感測器
5F‧‧‧第1位置感測器
6B‧‧‧第2操控電磁鐵
6F‧‧‧第1操控電磁鐵
7‧‧‧照射室
10‧‧‧旋轉支架
20‧‧‧輸送系統
B‧‧‧粒子射線
C‧‧‧等中心
LA‧‧‧直線部之到旋轉支架入口為止之距離
LS‧‧‧二個射束位置感測器間的距離、或者第2操控電磁鐵與第2位置感測器間的距離
XR‧‧‧旋轉軸

Claims (10)

  1. 一種粒子射線治療裝置，係具有以使照射裝置在旋轉軸的周圍旋轉而對照射對象照射粒子射線之方式構成之旋轉支架者，其特徵在於：前述旋轉支架設置有：偏向電磁鐵，該偏向電磁鐵係具有用以將沿著前述旋轉軸所供給之粒子射線予以偏向而引導至前述照射裝置之偏向路徑，以及可與前述偏向路徑自由切換之用以使前述所供給之粒子射線直線前進之直線前進路徑；且包括：軌道修正裝置，係具有隔著前述偏向電磁鐵而配置於前述旋轉軸方向的兩側之二個位置感測器。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之粒子射線治療裝置，其中，前述軌道修正裝置係具有：二組操控電磁鐵，係配置於前述偏向電磁鐵的上游側，包括用以修正粒子射線的軌道的位置之操控電磁鐵，以及用以修正粒子射線的軌道的傾斜之操控電磁鐵。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之粒子射線治療裝置，其中，前述二組操控電磁鐵係配置成與前述二個位置感測器並排於前述旋轉軸的延長線上。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之粒子射線治療裝置，其中，前述二組操控電磁鐵係配置於比前述二個位置感測器更上游側。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之粒子射線治療裝置，其中，前述二組操控電磁鐵係配置於比前述二個位置感測器更上游側。
  6. 如申請專利範圍第2項所述之粒子射線治療裝置，其中，前述 二組操控電磁鐵係配置成夾住前述二個位置感測器中設置於上游側之前述位置感測器。
  7. 如申請專利範圍第3項所述之粒子射線治療裝置，其中，前述二組操控電磁鐵係配置成夾住前述二個位置感測器中設置於上游側之前述位置感測器。
  8. 如申請專利範圍第1項至第7項中任一項所述之粒子射線治療裝置，其中，前述二個位置感測器中配置於下游側之前述位置感測器，係設置於用以對前述照射對象照射粒子射線之照射室內。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之粒子射線治療裝置，其中，在前述二個位置感測器中配置於下游側之前述位置感測器與前述偏向電磁鐵之間，係以可自由拆卸之方式設置有可將內部作成為真空或者預定的氣體環境之導管。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之粒子射線治療裝置，其中，於前述旋轉支架係設置有用以收納前述導管之收納部。
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